專利名稱：一種可變徑管外磁記憶檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣管道檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可變徑管外磁記憶檢測裝置。
背景技術(shù)：
石油是工業(yè)的血液，管道是油氣傳輸?shù)囊环N重要方式。目前，我國開采的石油、天然氣中多數(shù)含有腐蝕性介質(zhì)，進口含高活性硫原油的比重也越來越大，對于傳輸易腐蝕性介質(zhì)的管道，隨著服役年限增加，其可靠性逐年下降。近年來，我國管道建設(shè)速度突飛猛進，涉及多個省區(qū)，長輸管道沿途穿越很多江河、環(huán)境敏感區(qū)，集輸管道也越來越臨近居民區(qū)，管道突發(fā)事故帶來的負面影響也越來越凸顯。目前，管道檢測技術(shù)和相關(guān)檢測儀器在國內(nèi)、國際上已有諸多成功應(yīng)用的案例。但是，針對管道現(xiàn)場檢測存在以下問題(1)管道現(xiàn)有的無損檢測技術(shù)(如超聲、射線、渦流等)，只能檢測出已存在的缺陷，無法檢測缺陷萌芽的早期階段，無法對早期缺陷進行評定，而對于高溫高壓的管道，早期缺陷一旦出現(xiàn)，很有可能在較短時間內(nèi)發(fā)生泄漏或破裂；(2)管道現(xiàn)有的外檢測儀器或裝置，基本上采用點掃描、線 掃描(一定寬度)，缺乏一次能進行管道截面全掃描的裝置，造成了對于長距離油氣管道檢測存在勞動強度高、工作效率低，檢測周期長等缺點。因此，對于油氣管道早期缺陷進行快速檢測已經(jīng)成為亟待解決的問題。金屬磁記憶檢測技術(shù)是由俄羅斯學(xué)者杜波夫在上世紀90年代提出的，它利用拾取金屬表面地磁場作用下的金屬構(gòu)件漏磁場信息，根據(jù)磁場分布情況確定金屬構(gòu)件的應(yīng)力分布情況，能探測出應(yīng)力集中鐵磁材料的危險部位，是對鐵磁構(gòu)件進行早期診斷的一種高效的無損檢測方法，該技術(shù)主要具有無需專門的磁化設(shè)備、受提離效應(yīng)影響小、工作條件要求低、操作快捷、簡單、方便，靈敏度、重復(fù)精度和可靠性高等特點，已經(jīng)被廣泛用于飛機起落架、飛機主梁螺孔、渦輪盤、壓縮器葉片、渦輪葉片、汽輪機葉片以及壓力容器等承力結(jié)構(gòu)件缺陷檢測。但是，目前國內(nèi)外還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)可行走、可變徑、可實現(xiàn)全截面掃描的管道外磁記憶檢測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決對長距離油氣管道無法實現(xiàn)早期缺陷及管道截面全掃描的檢測，本發(fā)明提供了一種可變徑管外磁記憶檢測裝置，包括可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)和數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)；所述可變徑磁記憶檢測環(huán)與驅(qū)動行走機構(gòu)通過彈簧連接，所述數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)通過數(shù)據(jù)線與可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)連接；所述可變徑磁記憶檢測環(huán)由I個檢測環(huán)和多個磁記憶檢測探頭構(gòu)成；所述檢測環(huán)由2個半圓環(huán)構(gòu)成,2個半圓環(huán)之間通過鉚釘連接,并且每個半圓環(huán)由2個1/4圓環(huán)構(gòu)成,每個1/4圓環(huán)之間通過銷軸連接；所述檢測環(huán)上等距離均勻地設(shè)置有多個螺孔，每間隔I個螺孔用緊固螺絲將鉸接支座固定在所述檢測環(huán)上，所述磁記憶檢測探頭通過鉚釘連接在所述鉸接支座上；所述驅(qū)動行走機構(gòu)由行走環(huán)、驅(qū)動連桿、電機、驅(qū)動輪和彈簧構(gòu)成；所述行走環(huán)通過所述彈簧與所述檢測環(huán)連接；所述行走環(huán)上等距離設(shè)置有多個驅(qū)動連桿，每個驅(qū)動連桿前端裝有帶滾花的驅(qū)動輪，所述電機通過驅(qū)動軸與所述驅(qū)動輪連接，所述驅(qū)動連桿與行走環(huán)之間通過鉚釘連接在鉸接支座上，所述驅(qū)動連桿與行走環(huán)之間還連接有彈簧。所述磁記憶檢測探頭由行走輪、磁記憶傳感器和標記筆、探頭連桿和彈簧構(gòu)成，所述行走輪設(shè)置在所述探頭連桿的前端；所述磁記憶傳感器和標記筆連接在所述探頭連桿上；所述探頭連桿通過所述彈簧與所述檢測環(huán)連接。所述磁記憶傳感器和標記筆由磁記憶傳感器、標記筆、套筒、電機、凸輪、彈簧和可擺動的L型連桿構(gòu)成，所述磁記憶傳感器設(shè)置在所述標記筆內(nèi)，所述電機與凸輪連接，所述套筒設(shè)置在所述凸輪外部，所述套筒通過所述彈簧與所述標記筆連接，所述標記筆設(shè)置在所述L型連桿上，所述L型連桿與探頭連桿連接在一起。所述數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)包括采集卡、工業(yè)計算機、數(shù)據(jù)線、遙控器和直流電源；所 述采集卡通過所述數(shù)據(jù)線分別與所述磁記憶傳感器和工業(yè)計算機連接，所述遙控器通過所述數(shù)據(jù)線與所述驅(qū)動行走機構(gòu)中的電機連接，所述直流電源通過所述數(shù)據(jù)線與所述遙控器連接。所述行走環(huán)上還安裝一行程傳感器，所述行程傳感器通過信號線和采集卡連接到所述工業(yè)計算機。所述采集卡為PCI1712數(shù)據(jù)采集卡，所述工業(yè)計算機為觸屏式工業(yè)電腦。本發(fā)明提供的可變徑管外磁記憶檢測裝置，為長距離管道外無損檢測提供了一種重要的、嶄新的檢測手段和工具，從而提高了長距離油氣管道檢測的工作效率，降低了管道檢測的成本，克服了常規(guī)的檢測手段不能對管道早期缺陷進行有效檢測的現(xiàn)狀。對于發(fā)現(xiàn)管道外壁微觀缺陷和應(yīng)用集中區(qū)域，保障管道安全平穩(wěn)長周期運行具有非常重要的作用，能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。


圖I是本發(fā)明實施例提供的可變徑管外磁記憶檢測裝置的使用狀態(tài)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的磁記憶傳感器及標記筆結(jié)構(gòu)的主剖面示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的磁記憶傳感器及標記筆與探頭連桿的連接示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的行走輪與探頭連桿的連接示意圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的可變徑磁記憶檢測環(huán)結(jié)構(gòu)的主視圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的可變徑管外磁記憶檢測裝置結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步描述。本發(fā)明實施例提供了一種可變徑管外磁記憶檢測裝置，該裝置包括可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)和數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)。可變徑磁記憶檢測環(huán)與驅(qū)動行走機構(gòu)通過彈簧連接，數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)通過數(shù)據(jù)線與可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)連接。 如圖5和圖6所示，可變徑磁記憶檢測環(huán)由I個檢測環(huán)5和16個可調(diào)節(jié)的磁記憶檢測探頭構(gòu)成。磁記憶檢測探頭可圍繞檢測環(huán)活動，實現(xiàn)不同管徑管道的外檢測。其中，檢測環(huán)由I個半圓環(huán)構(gòu)成，2個半圓環(huán)之間通過鉚釘連接,并且每個半圓環(huán)由2個1/4圓環(huán)構(gòu)成，每個1/4圓環(huán)之間通過銷軸連接，其目的是便于拆卸和攜帶；檢測環(huán)5上等距離均勻地設(shè)置有32個螺孔，每間隔I個螺孔用緊固螺絲將鉸接支座4固定在檢測環(huán)上，磁記憶檢測探頭通過鉚釘連接在鉸接支座4上，剩下的16個螺孔可作為備用。每個磁記憶檢測探頭由行走輪I、磁記憶傳感器和標記筆2、探頭連桿3和彈簧6構(gòu)成，行走輪I設(shè)置在探頭連桿3的前端；磁記憶傳感器和標記筆2連接在探頭連桿3上；探頭連桿3通過彈簧6與檢測環(huán)5連接，通過彈簧6給磁記憶檢測探頭與檢測環(huán)5間施加約束力，實現(xiàn)16個磁記憶檢測探頭均勻地貼在管道外圓周。行走輪I的作用是使磁記憶檢測探頭與管道外表面間的距離保持恒定，以便在檢測過程中提高檢測精度；在檢測出缺陷的位置使用標記筆進行區(qū)域標注。如圖2-4所示，磁記憶傳感器和標記筆2由磁記憶傳感器21、標記筆22、套筒23、電機24、凸輪25、彈簧26和可擺動的L型連桿27構(gòu)成，磁記憶傳感器設(shè)置在標記筆內(nèi)，電機與凸輪連接，套筒設(shè)置在凸輪外部，套筒通過彈簧與標記筆連接，標記筆設(shè)置在L型連桿上，L型連桿與探頭連桿3連接在一起；其中當檢測到存在缺陷的部位時，磁記憶傳感器將信息反饋到工業(yè)計算機，由工業(yè)計算機發(fā)出觸發(fā)指令，電機轉(zhuǎn)動一周，凸輪在電機的帶動下轉(zhuǎn)動，前1/4 周期內(nèi)(電機轉(zhuǎn)動一周的1/4，即一個“圓周”)凸輪轉(zhuǎn)動過程擠壓套筒外部平臺向下運動，觸發(fā)標記筆在管道表面作出標記，在1/4圓周之后，在彈簧彈力的作用下將標記筆提起，恢復(fù)到原位置。磁記憶檢測探頭可通過固定螺栓調(diào)節(jié)磁記憶傳感器與管道外表面的距離和角度，以便滿足可變徑要求。標記筆的作用是當檢測到的磁記憶信號特征參數(shù)超過報警值時(即發(fā)現(xiàn)缺陷區(qū)域)，在管道外表面上寫標記，以備復(fù)檢和進一步檢測，標記筆由安裝在工業(yè)計算機上的采集軟件觸發(fā)。標記筆和磁記憶傳感器通過不同的數(shù)據(jù)線與工業(yè)計算機相連。所有磁記憶傳感器可調(diào)整與管道外表面垂直或平行。如圖6所示，驅(qū)動行走機構(gòu)由行走環(huán)7、驅(qū)動連桿9、電機10、驅(qū)動輪11和彈簧8構(gòu)成。行走環(huán)7的結(jié)構(gòu)與檢測環(huán)5相同，行走環(huán)7與檢測環(huán)5之間采用8根彈簧8連接，通過此種彈性軟連接實現(xiàn)了檢測裝置主體在驅(qū)動輪牽引下通過直角管道和彎管段。行走環(huán)7上等距離設(shè)置有4個驅(qū)動連桿9，每個驅(qū)動連桿9前端裝有帶滾花的驅(qū)動輪11，4個驅(qū)動輪11都為主動輪，由無刷電機10驅(qū)動，驅(qū)動連桿9與行走環(huán)7之間通過鉚釘連接在鉸接支座上，驅(qū)動連桿9與行走環(huán)7之間還連接有彈簧6，與檢測環(huán)5與探頭連桿3的連接方式相同。整個驅(qū)動行走機構(gòu)的驅(qū)動源為無刷電機10，電機10通過電源線連接到蓄電池13 ;無刷電機10與驅(qū)動輪11之間通過驅(qū)動軸實現(xiàn)傳動連接，電機轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動輪滾動，從而帶動檢測裝置主體沿著管道軸線方向行進。為了記錄本發(fā)明實施例的磁記憶檢測裝置在管道上的移動距離，還可以在行走環(huán)7上安裝一行程傳感器，行程傳感器通過信號線和采集卡連接到工業(yè)計算機。參見圖1，數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)包括采集卡、工業(yè)計算機14、數(shù)據(jù)線12、遙控器和直流電源。采集卡通過數(shù)據(jù)線分別與磁記憶傳感器和工業(yè)計算機連接，遙控器通過數(shù)據(jù)線與驅(qū)動行走機構(gòu)中的電機連接，控制磁記憶檢測裝置主體的啟動、停止和勻速行進，實現(xiàn)了磁記憶檢測裝置主體能沿被測管道外圓周表面運動進行檢測。直流電源通過數(shù)據(jù)線與遙控器連接，用于為整個控制機構(gòu)供電。采集卡用于采集磁記憶傳感器傳輸?shù)碾妷盒盘柡托谐虜?shù)據(jù)，并對電壓信號進行放大和Α/D轉(zhuǎn)換，將經(jīng)過放大和轉(zhuǎn)換后的電壓信號和行程數(shù)據(jù)傳輸至預(yù)安裝軟件的工業(yè)計算機，從而實現(xiàn)了磁記憶信號的采集、存取和分析。本實施例中的采集卡可以為PCI1712數(shù)據(jù)采集卡，工業(yè)計算機可以為觸屏式工業(yè)電腦。
在實際應(yīng)用中，磁記憶傳感器通過數(shù)據(jù)線連接到工業(yè)計算機，每個磁記憶傳感器與管道外表面的距離和探測角度均可調(diào)；驅(qū)動行走機構(gòu)使用無刷電機作為驅(qū)動，無刷電機驅(qū)動驅(qū)動輪帶著檢測裝置主體沿著管道外表面行走，進行檢測和記錄；數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)用于采集磁記憶信號、發(fā)送行走指令控制信號、標記筆自觸發(fā)、以及為上述電子元器件供電。本發(fā)明實施提供的可變徑管外磁記憶檢測裝置具有如下優(yōu)點1、采用了全新的管外可變徑探頭陣列的設(shè)計，不僅提高了管道外檢測的效率，而且還增加了一臺能檢測不同截面尺寸管道的裝置，提高了適用性；2、采用1/4圓環(huán)鉚接成檢測環(huán)和行走環(huán)的設(shè)計，使得檢測裝置拆卸方便，便于攜帶；3、檢測環(huán)與行走環(huán)之間軟連接，使得本發(fā)明實施例的檢測裝置可以同時適應(yīng)直管段和彎管道檢測；4、檢測裝置具有行走功能，能適應(yīng)水平管道和立管的檢測，且能控制裝置啟停和速度；5、檢測裝置能全方位地發(fā)現(xiàn)管道早期缺陷，實現(xiàn)了管道損傷微小缺陷的早期預(yù)報；6、通過非接觸方式檢測管道外壁早期缺陷和應(yīng)力集中區(qū)域，不需要對管道外表面進行處理，減小了工作量，提高了檢測速度，便于現(xiàn)場應(yīng)用。 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可變徑管外磁記憶檢測裝置，其特征在于，包括可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)和數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)；所述可變徑磁記憶檢測環(huán)與驅(qū)動行走機構(gòu)通過彈簧連接，所述數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)通過數(shù)據(jù)線與可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)連接； 所述可變徑磁記憶檢測環(huán)由I個檢測環(huán)和多個磁記憶檢測探頭構(gòu)成；所述檢測環(huán)由2個半圓環(huán)構(gòu)成，2個半圓環(huán)之間通過鉚釘連接,并且每個半圓環(huán)由2個1/4圓環(huán)構(gòu)成,每個1/4圓環(huán)之間通過銷軸連接；所述檢測環(huán)上等距離均勻地設(shè)置有多個螺孔，每間隔I個螺孔用緊固螺絲將鉸接支座固定在所述檢測環(huán)上，所述磁記憶檢測探頭通過鉚釘連接在所述鉸接支座上； 所述驅(qū)動行走機構(gòu)由行走環(huán)、驅(qū)動連桿、電機、驅(qū)動輪和彈簧構(gòu)成；所述行走環(huán)通過所述彈簧與所述檢測環(huán)連接；所述行走環(huán)上等距離設(shè)置有多個驅(qū)動連桿，每個驅(qū)動連桿前端裝有帶滾花的驅(qū)動輪，所述電機通過驅(qū)動軸與所述驅(qū)動輪連接，所述驅(qū)動連桿與行走環(huán)之間通過鉚釘連接在鉸接支座上，所述驅(qū)動連桿與行走環(huán)之間還連接有彈簧。
2.如權(quán)利要求I所述的可變徑管外磁記憶檢測裝置，其特征在于，所述磁記憶檢測探頭由行走輪、磁記憶傳感器和標記筆、探頭連桿和彈簧構(gòu)成，所述行走輪設(shè)置在所述探頭連桿的前端；所述磁記憶傳感器和標記筆連接在所述探頭連桿上；所述探頭連桿通過所述彈簧與所述檢測環(huán)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的可變徑管外磁記憶檢測裝置，其特征在于，所述磁記憶傳感器和標記筆由磁記憶傳感器、標記筆、套筒、電機、凸輪、彈簧和可擺動的L型連桿構(gòu)成，所述磁記憶傳感器設(shè)置在所述標記筆內(nèi)，所述電機與凸輪連接，所述套筒設(shè)置在所述凸輪外部，所述套筒通過所述彈簧與所述標記筆連接，所述標記筆設(shè)置在所述L型連桿上，所述L型連桿與探頭連桿連接在一起。
4.如權(quán)利要求3所述的可變徑管外磁記憶檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)包括采集卡、工業(yè)計算機、數(shù)據(jù)線、遙控器和直流電源；所述采集卡通過所述數(shù)據(jù)線分別與所述磁記憶傳感器和工業(yè)計算機連接，所述遙控器通過所述數(shù)據(jù)線與所述驅(qū)動行走機構(gòu)中的電機連接，所述直流電源通過所述數(shù)據(jù)線與所述遙控器連接。
5.如權(quán)利要求4所述的可變徑管外磁記憶檢測裝置，其特征在于，所述行走環(huán)上還安裝一行程傳感器，所述行程傳感器通過信號線和采集卡連接到所述工業(yè)計算機。
6.如權(quán)利要求4或5所述的可變徑管外磁記憶檢測裝置，其特征在于，所述采集卡為PCI1712數(shù)據(jù)采集卡，所述工業(yè)計算機為觸屏式工業(yè)電腦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變徑管外磁記憶檢測裝置，屬于油氣管道檢測技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)和數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)；可變徑磁記憶檢測環(huán)與驅(qū)動行走機構(gòu)通過彈簧連接，數(shù)據(jù)采集控制機構(gòu)通過數(shù)據(jù)線與可變徑磁記憶檢測環(huán)、驅(qū)動行走機構(gòu)連接。本發(fā)明提供的可變徑管外磁記憶檢測裝置，為長距離管道外無損檢測提供了一種重要手段和工具，對于發(fā)現(xiàn)管道外壁微觀缺陷和應(yīng)用集中區(qū)域，保障管道安全平穩(wěn)長周期運行具有非常重要的作用，能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。
文檔編號G01N27/82GK102759564SQ201210269629
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉文才, 孫文勇, 楊光福, 牛蘊, 羅方偉, 胡家順, 趙永濤, 馬紅玉 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院